数控机床电气传动部分故障诊断专家系统的设计与运用

夏 球

（江苏省靖江中等专业学校 江苏 泰州 214500）

1 引言

对于数控机床这一系统而言，其本身具备复杂性的特点，其包含的内容非常多，不但有液压系统，还有机械装置，不仅如此，还有软件程序以及电气控制部分等。在数控机床的传动系统中，经常会出现一些故障，而发生故障的主要原因一般有以下几点：（1）机械自身出现了损坏以及磨损和锈蚀情况；（2）元器件的使用时间过久，出现了老化情况，进而发生失效问题；（3）插接元件或者是电气元件本身出现了接触不良的问题；（4）整体的工作环境发生了变化，比如温度变化、流量波动等；（5）软件本身的程序出现了被破坏的情况，或者是丢失的情况。

2 横梁夹紧机构工作原理

对于横梁夹紧机构而言，其实际的工作原理图如图1所示。该机构在实际工作的过程中，首先第一点，在操作的过程中，就要将“点动”的方式采取进来，进而使后续的放松-移动-夹紧的全过程自动完成。其次就是要保证衡量夹紧机构处于一种自动放松的状态，而且在其达到了完全放松的状态之后，夹紧电动机则会自动停止，而且在此之后，会对移动电视机进行启动，确保横梁处于一种移动的状态，与此同时，以该行程为依据进行控制，此时，横梁则会自动夹紧在立柱的上方。最后一点，以上下两个方向为基础，横梁在其中移动时，移动的距离会受到很大程度的限制，而且在向上的过程中，不可以碰到上梁，在向下的过程中，不能碰到左右的侧刀架。对于横梁移动和夹紧结构这两者而言，其必须要处于一种相互连锁的状态，而且这两者在工作的过程中，不可同时进行；此外，对于衡量移动与主拖动而言，也必须要保证相互连锁的状态，而且这两者在工作的过程中，不可同时进行[1]。

图1 横梁夹紧机构工作原理图

3 诊断系统设计原理

3.1 系统原理

在对具体的故障进行实际诊断的过程中，可以将一系列的指标测试应用到横梁夹紧结构的整体中来，对其是否存在故障问题进行判断。如果在测试的过程中，发现了故障，则要采取逐级测试的方式对这些模块进行测试，进而将出现故障的模块找出来，在找到故障模块之后，就要进入该模块的内部，给予相应的测试，进而进行诊断，直到找出故障点为止。系统将指标测试应用于这些设备之中，将正确的推理机制借用进来，以知识库中的专家知识和经验为依据，进而对设备的实际故障进行诊断，根据实际的诊断结果，将相应的解决方案提供出来。如图2所示。

图2 专家系统原理

3.2 设计关键技术

对于数控机床电气传动部分故障诊断专家系统而言，其实际的推理机制就是以确定知识的推理算法为主要的依据，也就是将产生或者规则的作为实际的依据，在人工质量领域中，其属于最为基本的一种算法。在该系统中，主要采取的技术就是正向推理技术，将规则的原因部分与当前现场数据的征兆值全面结合匹配在一起，而且任何一步的推理结果，都要将其实时存入到现场的数据之中，而且反复该过程，直到最后不产生新的匹配为止，最后就是以现场数据中的故障为依据，进而对推理结果进行实时的确定。基于此，就要将“信任率”的概念引入进来。

对事实也就是征兆进行E1，E2，...，En的设定；对结论也就是故障，进行H1,H2，...，Hm的设定。在实际的特性表之中，特性值P（Hi，Ej）（l≤i≤m，l≤j≤n,0≤P（Hi，Ej）≤1）表示故障Hi发生时，征兆Ej出现的拼读。令NC（Hi，Ej，Hk）=P（Hi，Ej）@P（Hi，Ej）@@（1-P（Hi，Ej））；

称为Ej出现时，则Hk对Hi的信度区分率。

其中@为非负减，而且实际的定义为：x@y=if x ≥y then x - y else 0；

对于@@而言，在这里其主要代表的含义就是负非减，而且实际的定义为x@@y=if x ≥y then x - y else；

同样，NC（Hi，Ej，Hk）=（1-P（Hi，Ej）@P（Hi，Ej）@@P（Hi，Ej）），此时，Ej不出现，则为Hk对Hi的信度区分率。

在大部分的专家系统中，在实际设计的过程中，都会将信任率的模型大量应用进来。

3.3 故障诊断专家系统的基本结构

图3为故障诊断专家系统的基本结构。

图3 故障诊断专家系统的基本结构

4 诊断故障实例

以湖南某一机械厂为例，其C620-1型机床在全面投入使用之后，整体的运行情况经常存在不稳定的情况，将频谱监测方法全面引用进来，之后，又将相应的专家系统引用进来，进行实时的诊断，经诊断发现，该机床内部的减速器中，存在润滑不良以及轴套损坏的问题，然后在第一时间进行停机检查，经检查发现，确实为该故障。

5 结语

综上所述，本篇文章主要对数控机床电气传动部分故障诊断专家系统的设计与运用进行了深入的分析和探讨。对于该故障诊断专家系统而言，首先就是故障的监测。如果系统在实际运行的过程中，其内部的主要功能指标已经远远偏离了相应期望的目标范围时，就可以以此断定其发生了相应的故障，而且根据实际的故障程度，将早期警报和紧急警报分别给出，如果是处于非常危急的情况下，则要进行系统的强迫停机处理。